时间数字转换器和时间测量方法与流程

文档序号:12459246阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种时间数字转换器,包括:

无序信号生成单元,用于生成多个无序的时钟信号;

采样单元,与所述无序信号生成单元连接,用于接收所述多个无序的时钟信号和待测输入信号,利用所述待测输入信号对所述多个无序的时钟信号进行采样,并输出对应的实际采样结果;

解码单元,与所述采样单元连接,用于接收所述实际采样结果,并根据所述实际采样结果和与所述多个无序的时钟信号的时序相关的时序信息确定所述待测输入信号的特定边沿与所述多个无序的时钟信号中的选定时钟信号的特定边沿之间的时间差,以获得所述待测输入信号的细时间结果;以及

粗时间计数单元,与所述无序信号生成单元连接,用于接收所述选定时钟信号和所述待测输入信号,并以所述选定时钟信号作为计数时钟来对所述待测输入信号进行计数,以获得所述待测输入信号的粗时间结果。

2.根据权利要求1所述的时间数字转换器,其特征在于,所述采样单元还用于接收校准信号,利用所述校准信号对所述多个无序的时钟信号进行采样,并输出对应的校准采样结果;

所述时间数字转换器还包括:

定序单元,与所述采样单元和所述解码单元连接,用于接收所述校准采样结果,根据所述校准采样结果确定所述多个无序的时钟信号的时序,并将与所述多个无序的时钟信号的时序相关的所述时序信息输出到所述解码单元。

3.根据权利要求2所述的时间数字转换器,其特征在于,所述时间数字转换器还包括:

时钟管理单元,用于生成所述校准信号。

4.根据权利要求3所述的时间数字转换器,其特征在于,所述时间数字转换器还包括:

选择器,与所述时钟管理单元和所述采样单元连接,用于接收所述待测输入信号和所述时钟管理单元输出的所述校准信号,并选择将所述待测输入信号和所述校准信号之一输入到所述采样单元。

5.根据权利要求1所述的时间数字转换器,其特征在于,所述无序信号生成单元包括:

时钟管理单元,用于利用锁相环生成至少一个初始时钟信号;以及

延时单元,与所述时钟管理单元连接,用于对所述至少一个初始时钟信号进行延时,以将所述至少一个初始时钟信号转换为所述多个无序的时钟信号。

6.根据权利要求5所述的时间数字转换器,其特征在于,所述延时单元包括以下项中的至少一项:至少一个加法器集合、多个逻辑门电路和多条延时线。

7.根据权利要求6所述的时间数字转换器,其特征在于,所述至少一个加法器集合用于一一对应地接收所述至少一个初始时钟信号,其中,每个加法器集合用于组成一个加法进位链,将所接收的初始时钟信号作为对应的加法进位链的最低位输入信号,并从对应的加法进位链所输出的输出信号中选择预定数目的输出信号作为所述多个无序的时钟信号的至少一部分输出至所述采样单元。

8.根据权利要求7所述的时间数字转换器,其特征在于,所述延时单元还包括:

特定数目的查找表单元,与所述至少一个加法器集合中的特定数目的加法器集合一一对应地连接;

其中,所述至少一个加法器集合经由所述特定数目的查找表单元将所述多个无序的时钟信号中的特定数目的无序的时钟信号输出至所述采样单元,并将剩余的无序的时钟信号直接输出至所述采样单元。

9.根据权利要求6所述的时间数字转换器,其特征在于,所述多个逻辑门电路中的每个逻辑门电路用于接收所述至少一个初始时钟信号之一,并对所接收的初始时钟信号进行延时,其中,所述多个逻辑门电路中的至少部分逻辑门电路的延时时间彼此不同,

其中,所述多个逻辑门电路中的预定数目的逻辑门电路与所述采样单元连接,所述预定数目的逻辑门电路用于将预定数目的延时后的时钟信号作为所述多个无序的时钟信号输出至所述采样单元。

10.根据权利要求6所述的时间数字转换器,其特征在于,所述至少一个初始时钟信号的数目大于1,所述多条延时线用于一一对应地将所述至少一个初始时钟信号从所述时钟管理单元传输到所述采样单元,其中,所述多条延时线中的至少部分延时线的延时时间彼此不同。

11.根据权利要求5所述的时间数字转换器,其特征在于,所述至少一个初始时钟信号的数目大于1,所述至少一个初始时钟信号的周期相同,并且所述至少一个初始时钟信号的相位均匀分布在0至180°的范围内。

12.根据权利要求1所述的时间数字转换器,其特征在于,所述无序信号生成单元包括:

时钟管理单元,用于利用锁相环生成所述多个无序的时钟信号。

13.根据权利要求1所述的时间数字转换器,其特征在于,所述采样单元包括:

多个寄存器,用于一一对应地接收所述多个无序的时钟信号,通过以所述待测输入信号作为锁存使能信号锁存所述多个无序的时钟信号来对所述多个无序的时钟信号进行采样。

14.根据权利要求1所述的时间数字转换器,其特征在于,所述时间数字转换器还包括:

输出单元,与所述解码单元和所述粗时间计数单元连接,用于输出所述粗时间结果和所述细时间结果。

15.一种时间测量方法,包括:

生成多个无序的时钟信号;

利用待测输入信号对所述多个无序的时钟信号进行采样,以获得实际采样结果;

根据所述实际采样结果和与所述多个无序的时钟信号的时序相关的时序信息确定所述待测输入信号的第一特定边沿与所述多个无序的时钟信号中的选定时钟信号的第一特定边沿之间的时间差,以获得所述待测输入信号的细时间结果;以及

以所述选定时钟信号作为计数时钟来对所述待测输入信号进行计数,以获得所述待测输入信号的粗时间结果。

16.根据权利要求15所述的时间测量方法,其特征在于,在所述根据所述实际采样结果和与所述多个无序的时钟信号的时序相关的时序信息确定所述待测输入信号的第一特定边沿与所述多个无序的时钟信号中的选定时钟信号的第一特定边沿之间的时间差之前,所述时间测量方法还包括:

利用校准信号对所述多个无序的时钟信号进行采样,以获得校准采样结果;以及

根据所述校准采样结果确定所述多个无序的时钟信号的时序,以获得与所述多个无序的时钟信号的时序相关的所述时序信息。

17.根据权利要求16所述的时间测量方法,其特征在于,所述校准信号包括采样周期等于所述多个无序的时钟信号的周期的整数倍与预定时间间隔之和的第一采样信号和采样周期与所述多个无序的时钟信号的周期无关的第二采样信号,所述校准采样结果包括利用所述第一采样信号对所述多个无序的时钟信号进行采样所获得的第一采样结果和利用所述第二采样信号对所述多个无序的时钟信号进行采样所获得的第二采样结果,

所述根据所述校准采样结果确定所述多个无序的时钟信号的时序包括:

选择所述多个无序的时钟信号之一作为基准信号;

根据所述第一采样结果中所述基准信号的取值估计所述基准信号的第二特定边沿的出现位置,确定在所述第二特定边沿的出现位置后面的最近采样位置为周期起始位置,并确定以所述周期起始位置为起点的、持续时间等于所述多个无序的时钟信号的周期的时间段为参考周期;

统计所述第二采样结果中所述基准信号的每种取值的出现比例,以确定所述基准信号的高电平和/或低电平在所述参考周期中所占时间;

根据所述第一采样结果中所述基准信号在所述周期起始位置处的取值和所述基准信号的高电平和/或低电平在所述参考周期中所占时间确定所述基准信号的时序;

对于所述多个无序的时钟信号中的、除所述基准信号以外的每个时钟信号,

统计所述第二采样结果中该时钟信号与所述基准信号的每种组合取值的出现比例;以及

至少根据所述第一采样结果中该时钟信号与所述基准信号在所述周期起始位置处的取值和所述第二采样结果中该时钟信号与所述基准信号的每种组合取值的出现比例,确定该时钟信号的时序。

18.根据权利要求17所述的时间测量方法,其特征在于,所述对于所述多个无序的时钟信号中的、除所述基准信号以外的每个时钟信号,至少根据所述第一采样结果中该时钟信号与所述基准信号在所述周期起始位置处的取值和所述第二采样结果中该时钟信号与所述基准信号的每种组合取值的出现比例,确定该时钟信号的时序包括:

对于所述多个无序的时钟信号中的任一待定序的时钟信号,

根据所述第二采样结果中所述待定序的时钟信号与所述基准信号的每种组合取值的出现比例确定所述待定序的时钟信号与所述基准信号的每种组合取值在所述参考周期中所占时间;

如果所述待定序的时钟信号与所述基准信号的组合取值包括四种不同的组合取值并且每种组合取值在所述参考周期中所占时间大于所述预定时间间隔,则根据所述第一采样结果中所述待定序的时钟信号与所述基准信号在所述周期起始位置处的取值、所述第二采样结果中所述待定序的时钟信号和所述基准信号的组合取值确定所述待定序的时钟信号的时序;

如果所述待定序的时钟信号与所述基准信号的组合取值包括四种不同的组合取值并且所包含的所述基准信号的取值与在所述第二特定边沿后出现的电平一致的两种组合取值中的任一种在所述参考周期中所占时间小于或等于所述预定时间间隔,则从已定序的时钟信号中选择第一辅助信号,根据所述第一辅助信号、所述待定序的时钟信号与所述基准信号的组合取值确定所述待定序的时钟信号的波形分布情况,并根据所述待定序的时钟信号的波形分布情况、所述第一采样结果中所述待定序的时钟信号与所述基准信号在所述周期起始位置处的取值、所述第二采样结果中所述待定序的时钟信号和所述基准信号的组合取值确定所述待定序的时钟信号的时序,其中,所述第一辅助信号与所述基准信号的组合取值包括四种不同的组合取值、每种组合取值在所述参考周期中所占时间大于所述预定时间间隔并且所述第一采样结果中所述第一辅助信号在所述周期起始位置处的取值与在所述第二特定边沿前出现的电平一致;

如果所述待定序的时钟信号与所述基准信号的组合取值包括三种不同的组合取值,其中,在所述三种不同的组合取值中所述待定序的时钟信号的特定取值仅出现一次,则从已定序的时钟信号中选择第二辅助信号,并根据所述第二采样结果中所述第二辅助信号与所述待定序的时钟信号的组合取值确定所述待定序的时钟信号的时序,其中,所述第二辅助信号与所述基准信号的组合取值包括四种不同的组合取值并且在所述第二辅助信号与所述待定序的时钟信号的组合取值中所述待定序的时钟信号的所述特定取值出现两次。

19.根据权利要求16所述的时间测量方法,其特征在于,所述校准信号包括采样周期等于所述多个无序的时钟信号的周期的整数倍与预定时间间隔之和的第一采样信号和采样周期与所述多个无序的时钟信号的周期无关的第二采样信号,所述校准采样结果包括利用所述第一采样信号对所述多个无序的时钟信号进行采样所获得的第一采样结果和利用所述第二采样信号对所述多个无序的时钟信号进行采样所获得的第二采样结果,

所述根据所述校准采样结果确定所述多个无序的时钟信号的时序包括:

选择所述多个无序的时钟信号之一作为基准信号;

重复执行以下定序操作直至确定所述多个无序的时钟信号的时序为止:

根据所述第一采样结果中所述基准信号的取值估计所述基准信号的第二特定边沿的出现位置,确定在所述第二特定边沿的出现位置后面的最近采样位置为周期起始位置,并确定以所述周期起始位置为起点的、持续时间等于所述多个无序的时钟信号的周期的时间段为参考周期;

对于所述多个无序的时钟信号中的、满足预设条件的待定序的时钟信号,根据所述第二采样结果中所述待定序的时钟信号与所述基准信号的每种组合取值的出现比例确定所述待定序的时钟信号与所述基准信号的每种组合取值在所述参考周期中所占时间,并根据所述第一采样结果中所述待定序的时钟信号与所述基准信号在所述周期起始位置处的取值、所述第二采样结果中所述待定序的时钟信号和所述基准信号的组合取值确定所述待定序的时钟信号的时序,其中,所述预设条件包括所述待定序的时钟信号与所述基准信号的组合取值包括四种不同的组合取值并且每种组合取值在所述参考周期中所占时间大于预设时间段,所述预设时间段与所述预定时间间隔相关;

选择所述多个无序的时钟信号中的已定序的时钟信号之一作为新的基准信号;以及

基于统一的周期起始位置对所述多个无序的时钟信号的时序进行校正。

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